Vier Herausforderungen für die Montage

Flexibles Material-Handling

Erfolg in der Fertigung ist ein sich ständig änderndes Ziel. Planer sehen sich regelmäßig mit den Forderungen konfrontiert, Durchlaufzeiten zu reduzieren, Kapazitäten zu erhöhen, neue Produkte schneller einzuführen und die verfügbare Fläche effizient zu nutzen. Die Art und Weise, wie Werkstücke zwischen den verschiedenen Produktionsprozessen transportiert werden, kann den Grad der Zielerreichung maßgeblich beeinflussen. Hier bieten Linearfördermodule, wie das LCMR200 von Yamaha, eine lohnende Alternative zu z.B. Rundschalttischen.

Lineares Fördermodul für den Werkstücktransport mit unabhängig gesteuerten Schlitten. (Bild: Yamaha Motor Europe N.V)

Herausforderung 1: Stückzahlerhöhung

Bei der Konstruktion und Einrichtung einer Montagesequenz, die mit Rundschalttischen durchgeführt werden soll, müssen Prozessingenieure kritische Rundschalttischparameter wie Auflösung, Wiederholbarkeit, Genauigkeit, zulässiges Spiel sowie Hysterese berücksichtigen. Wenn der Durchsatz erhöht werden muss, kann unter Umständen einfach die Rotationsgeschwindigkeit erhöht werden, während der Tisch sich zwischen Indexpositionen bewegt. Wenn eine zusätzliche Maschine in die Montagesequenz einzufügen ist, die entweder am Umfang des Tisches oder in der Mitte installiert wird, kann das eine komplexe Aufgabe sein. Vorhandene Vorrichtungen müssen in der Regel an eine neue Position verschoben werden, um die zusätzliche Maschine unterzubringen. Die Skalierbarkeit ist jedoch durch den Umfang des Rundschalttisches begrenzt. Das Hinzufügen einer zusätzlichen Maschine kann möglicherweise sogar physisch unmöglich sein. Wenn die Grenzen der Geschwindigkeit und der Größe des Rundschalttisches erreicht sind, kann die einzige Alternative darin bestehen, einen weiteren Rundschalttisch hinzuzufügen. Das würde erheblichen zusätzlichen Platz erfordern, der eventuell gar nicht zur Verfügung steht.

Herausforderung 2: Verkürzung der Linientaktzeit

Wenn es darum geht, Werkstücke entlang einer Produktionslinie von Prozess zu Prozess zu transportieren, sind herkömmliche Band- und Rollenförderer oft das Transportmittel der Wahl. Sie eignen sich gleichermaßen für den Transport von Werkstücken zwischen sowohl automatisierten Maschinen als auch Handmontageplätzen. Typischerweise ist die Fördergeschwindigkeit nicht veränderlich und die Transportrichtung unidirektional. Um die Zykluszeit zu verkürzen und damit den Durchsatz der Produktionslinie zu erhöhen, kann die Erhöhung der Fördergeschwindigkeit eine naheliegende Maßnahme sein. Das ist jedoch nicht immer erfolgreich und kann in manchen Situationen sogar kontraproduktiv sein. Das Problem tritt auf, wenn die sich bewegenden Werkstücke angehalten werden, was typischerweise durch einen Mechanismus, wie einem Mikroschalter oder einem Endanschlag, realisiert wird, der das Förderband zu einem abrupten Stopp bringt. Einige Unternehmen haben festgestellt, dass hierdurch Werkstücke verschoben und Werkstückträger oder Paletten beschädigt wurden. Ein Anhalten der Linie zur Behebung dieser Probleme verringert deren Produktivität.

Herausforderung 3: Prozess-Sharing

Bei der Analyse des Konzepts, wie die Montage eines neuen Produkts automatisiert werden kann, wird häufig festgestellt, dass einige Prozesse – wie z.B. das Einschrauben von Schrauben, das Auftragen von Klebstoff oder das Anbringen einer mehrteiligen Blende – möglicherweise mehr als einmal an demselben Werkstück ausgeführt werden. Um die Arbeitsabläufe in einer herkömmlichen, unidirektionalen Reihenfolge zu erledigen, müsste der gleiche Maschinentyp an mehreren Stellen entlang der Montagelinie installiert werden. Sowohl Platz als auch Investitionsmittel könnten eingespart werden, wenn ein Werkstück z.B. zu einer Schraubmaschine zurückgeführt werden könnte, um unmittelbar nach einem Prozess, der eine äußere Abdeckung oder ein Gehäuse positioniert, einen zweiten Satz Schrauben zu montieren. Das Zurückbewegen von Werkstücken entlang der Produktionslinie ist jedoch mit herkömmlichen Transportsystemen nicht einfach zu bewerkstelligen.

Herausforderung 4: Verbesserung der Werkstückhandhabung

Ein weiterer Aspekt herkömmlicher Transportbänder, der die Produktion verlangsamen und Versuche zur Produktivitätssteigerung behindern kann, ist die Tatsache, dass die Werkstücke in der Regel vom Band genommen und in eine Aufnahme, wie einen Werkstückträger, ein Spannfutter oder einen Klemmbock gelegt werden müssen, bevor ein Montageprozess durchgeführt werden kann. Das kann von Hand oder durch einen automatisierten Pick&Place-Mechanismus erfolgen. Anschließend muss das Werkstück wieder auf das Förderband gelegt werden, um zum nächsten Prozessschritt zu gelangen. Das Arrangieren dieser Abfolge von Aufnahme-, Platzierungs- und Ablagevorgängen erhöht die Kosten der Prozessautomatisierung sowie die Taktzeit der Linie. Ein Vorteil von Rundschalttischen ist, dass das in der Regel nicht notwendig ist. Jedoch unterliegen sie den bereits geschilderten Einschränkungen.

Stückzahlerhöhung mit Hilfe von Linearmodulen

Linearfördermodule wie Yamahas LCMR200-Einheiten ermöglichen es, den Werkstücktransport zu einem aktiven Bestandteil des Montageablaufs zu machen. Im Vergleich zu herkömmlichen Transportsystemen ermöglichen diese Module höhere Durchlaufgeschwindigkeiten und gleichzeitig sanftere, schnellere Beschleunigung und Abbremsung sowie höhere Positioniergenauigkeit, engere Toleranzen und eine höhere Steifigkeit.

Durch hohe Präzision und Flexibilität stellen Linearfördermodule eine Alternative zu Rundschalttischen dar, die eine schnellere und einfachere Skalierung der Produktion ermöglicht. Yamaha hat kürzlich einem Hersteller geholfen, mit linearen Fördermodulen gleichzeitig die Produktionskapazität zu erhöhen und die Einführung neuer Produkte zu beschleunigen. Das Produktionsteam wusste, dass es diese Ziele mit den Rundschalttischen, die das Unternehmen zuvor verwendet hatte, nicht hätte erreichen können.

Die Techniker des Unternehmens erkannten schnell, dass sich mit Linearförderern die Anzahl der an einer Produktionssequenz beteiligten Prozesse durch Hinzufügen zusätzlicher Module leichter erhöhen lässt, als das bei Rundschalttischen möglich wäre. Darüber hinaus konnte das Team auch die verfügbare Fabrikfläche effizienter nutzen. Außerdem konnten sie die Werkstück-Anschlagpositionen genau definieren und durch Umprogrammierung der Fördermodule leicht feinjustieren. Die Schlitten der Module werden einzeln über den Universalcontroller Yamaha YHX gesteuert, der über 64 Ausgangskanäle verfügt.

Durch den Einsatz der Linearmodule konnte dieses Unternehmen seine neue Produktionsanlage mit zusätzlichen Prozessen als Teil einer komplexeren Montagesequenz in ca. der Hälfte der Zeit einrichten, die für die Reorganisation einer einfachen Sequenz auf einem Rundschalttisch benötigt wurde.